第一章輥道窯的窯體結(jié)構(gòu)

1、第一章輥道窯的窯體結(jié)構(gòu)概述輥道窯是一種截面呈狹長形的隧道窯，與窯車隧道窯不同，它不是用裝載制品的窯車運(yùn)轉(zhuǎn)，而是由一根根平行排列、橫穿窯工作通道截面的輥?zhàn)咏M成“輥道”，制品放在輥道上，隨著輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)而輸送入窯，在窯內(nèi)完成燒成工藝過程，故稱輥道窯。輥道窯的分類輥道窯可按使用的燃燒結(jié)構(gòu)分類，也可按加熱方式分類，還可按通道多少來分類。一般對建陶工業(yè)輥道窯結(jié)合燃料與加熱方式進(jìn)行分類。1. 明焰輥道窯火焰進(jìn)入輥道上下空間，與制品接觸并直接加熱制品。（ 1） 氣燒明焰輥道窯。常用的氣體燃料有：天然氣、發(fā)生爐煤氣、石油液化氣等，要求煤氣是潔凈的。（ 2） 燒輕柴油明焰輥道窯。由于供油系統(tǒng)比供氣系統(tǒng)簡單，投資也

2、較少，國內(nèi)近些年建造的明焰輥道窯大多為燒輕柴油的。2. 隔焰輥道窯火焰一般只進(jìn)入與窯道隔離的馬弗道中，通過隔焰板將熱量輻射給制品并對其進(jìn)行加熱。（1） 煤燒隔焰輥道窯煤在火箱中燃燒，火焰進(jìn)入輥道下的隔焰道（馬弗道）內(nèi)，間接加熱制品。國內(nèi)有些煤燒輥道窯為穩(wěn)定窯溫、減少上下溫差，采取在輥上安裝若干電熱元件（硅碳棒），對制品進(jìn)行補(bǔ)償加熱，對提高產(chǎn)品質(zhì)量有一定的效果。這類輥道窯可稱為煤電混燒輥道窯，但也屬煤燒隔焰輥道窯的范疇。（2） 油燒隔焰輥道窯以重油或渣油為燃料，火焰一般也是進(jìn)入窯道下的馬弗道中，間接加熱制品。我國80 年代初建造的油燒隔焰輥道窯除輥下設(shè)馬弗道外還在輥上增設(shè)馬弗道，但后來一般都取消

3、了上馬弗道。 80 年代中后期，燒重油的輥道窯大都改進(jìn)為油燒半隔焰輥道窯，即在適當(dāng)?shù)牟课涣粼O(shè)放火口，使部分燃燒產(chǎn)物進(jìn)入工作通道中。由于油燒半隔焰輥道窯除放火口外，其他結(jié)構(gòu)與油燒全隔焰輥道窯類同。故可將它歸在一類。3. 電熱輥道窯以安裝在輥道上下的電熱元件（硅碳棒或電熱絲）作熱源，對制品輻射加熱。適用于電力資源豐富的廠家或小型輥道窯。在上述幾種類型的輥道窯中，由于明焰輥道窯的燃燒產(chǎn)物直接與制品接觸，對提高傳熱效率、均勻窯內(nèi)斷面溫度場、節(jié)能等都是有利的，代表了輥道窯的主流。當(dāng)然，各地有自己的資源特點(diǎn)，其他類型的輥道窯在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。輥道窯還可按工作通道的多少來分類：有單層輥道窯、雙層輥道

4、窯、三層輥道窯等。多層輥道窯可節(jié)省燃料，縮短窯長，減少用地，降低投資費(fèi)用。但由于層數(shù)增多，使入窯及出窯的運(yùn)輸線、聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、窯爐本身結(jié)構(gòu)都復(fù)雜化，給清除磚坯碎片更是帶來不少困難。我國目前大多采用單層輥道窯，有的采用兩層通道，一層用來焙燒制品，另一層用于干燥坯體。干燥熱源利用焙燒層的余熱。一般說來，當(dāng)窯寬較窄、工作溫度也不太高、占地受到限制時(shí)宜采用多層，但一般也不宜超過三層。其他情況下以單層為好，以后沒有特別說明均指單層輥道窯。輥道窯的分帶及工作系統(tǒng)輥道窯屬連續(xù)性生產(chǎn)的隧道式窯爐，如同窯車隧道窯一樣，按制品在窯內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱、燒成、冷卻的三過程也可將輥道窯分為三帶：預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶。由于輥道

5、窯外寬尺寸全窯一般無變化，故輥道窯一般按制品溫度來劃分：窯頭至850 900作為預(yù)熱帶，850900到制品成瓷溫度（包括保溫）為燒成帶，余下部分為冷卻帶。當(dāng)然也可按窯體結(jié)構(gòu)來劃分，如：隔焰輥道窯一般將設(shè)有燃燒系統(tǒng)的部位作為燒成帶，燒成帶之前至窯頭部分為預(yù)熱帶，燒成帶之后至窯尾部分為冷卻帶；明焰輥道窯則多以輥上下均設(shè)有燒嘴部位作為燒成帶，兩頭分別為預(yù)熱帶與冷卻帶。但有的明焰輥道窯輥上下布置燒嘴的部位很長，甚至布置到排煙口處，這樣劃分就未免不合理。輥道窯的工作系統(tǒng)，是指窯內(nèi)氣體的運(yùn)動(dòng)路線，包括送風(fēng)系統(tǒng)、燃料供應(yīng)系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)等。根據(jù)制品的燒成工藝合理地布置工作系統(tǒng)，是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的輥道窯的前提。輥

6、道窯類型不同，工作系統(tǒng)也不相同，下面簡單介紹兩種典型的工作系統(tǒng)。圖 1-1油燒隔焰輥道窯工作系統(tǒng)1- 窯尾進(jìn)冷風(fēng)2-抽熱風(fēng)3- 急冷風(fēng)4-油管路5-窯道排氣6- 隔焰道排煙7-燒嘴8-燒嘴9-助燃供風(fēng)圖 1-1 為燒重油隔焰輥道窯的工作系統(tǒng)。重油經(jīng)油管4 進(jìn)入燒嘴7、8，助燃及霧化空氣由風(fēng)管9 進(jìn)入燒嘴。燒嘴7 共 6 只，交錯(cuò)布置在隔焰道的側(cè)墻上，噴火口的中心線與窯的中心線成 45o 交角；燒嘴8 共 2 只，安裝在燒成帶與冷卻帶交界處下方、隔焰道的端部，與窯的中心線平行。各燒嘴噴出的火焰均進(jìn)入隔焰道燃燒，通過隔焰板將熱量傳給制品后，進(jìn)入設(shè)在窯頭下部的四對排煙口，然后經(jīng)支煙道、主煙道6，由排

7、煙機(jī)排空，5 為設(shè)在預(yù)熱帶前部窯頂上的排氣孔，用于排除坯體放出的水氣、反應(yīng)氣及釉料揮發(fā)物。3 為急冷鼓風(fēng)（一般為輥上、輥下同時(shí)鼓風(fēng)），1 為窯尾鼓風(fēng)，以達(dá)到快冷的目的。2 為抽出熱風(fēng)，可送作坯體干燥用，以利用余熱。圖 1-2 為氣燒明焰輥道窯的工作系統(tǒng)。全窯共29 節(jié)，其中第14 節(jié)為排煙段，由上、下各 4 對排煙管分布在窯頂和窯底，由排煙風(fēng)機(jī)1 抽出來自燒成帶的煙氣。抽出的煙氣一部分排空，一部分送至干燥器供生坯預(yù)熱干燥。第 5 9 節(jié)每節(jié)輥上、 下各設(shè)有一個(gè)燒嘴； 第 1014 節(jié)每節(jié)輥上、下各設(shè)有1 對燒嘴；所有燒嘴均采取對側(cè)交錯(cuò)布置。第15 18 節(jié)為高溫成瓷區(qū)，燒嘴布置較密，每節(jié)輥上、

8、下交錯(cuò)設(shè)置2 對燒嘴。煤氣由煤氣站2 經(jīng)煤氣總管與支管分別送入各燒嘴，助燃空氣則由風(fēng)機(jī)3 經(jīng)風(fēng)管送入燒嘴。第19 20 節(jié)為急冷段，由急冷風(fēng)機(jī)4將冷風(fēng)由輥上、 下的 8 對急冷風(fēng)管噴入窯內(nèi)，對制品上下吹風(fēng)進(jìn)行急冷。第 21 24 為緩冷段，在第 22 25 節(jié)每節(jié)窯體上下都設(shè)有抽熱風(fēng)分管，由抽熱風(fēng)機(jī)5 從總管中將進(jìn)入分管的余熱風(fēng)抽出，與預(yù)熱帶排煙段排出的煙氣混合后，作為干燥器的熱源。在最后一節(jié)的窯體，上下各設(shè)三臺軸流風(fēng)扇6，對產(chǎn)品吹風(fēng)強(qiáng)制快冷，使產(chǎn)品出窯溫度不致過高。圖 1-2 氣燒明焰輥道窯工作系統(tǒng)圖1- 排煙風(fēng)機(jī)2- 煤氣站3-助燃風(fēng)機(jī)4-急冷風(fēng)機(jī)5-抽熱風(fēng)機(jī)6-窯尾冷風(fēng)扇窯體基本結(jié)構(gòu)明焰

9、式輥道窯的窯體由窯墻、窯頂和窯底圍成的窯道構(gòu)成。圖1-3 為燒輕柴油單層明焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖，窯道中穿過的輥?zhàn)? 構(gòu)成工作通道底面，輥道平面以上的窯道稱為工作通道，故輥道窯又稱為輥底窯。隔焰式輥道窯與明焰輥道窯有較大的區(qū)別，除窯道外在預(yù)熱帶和燒成帶還設(shè)有隔焰道（俗稱火道），而且與隔焰式窯車隧道窯不同，隔焰道不是設(shè)在燒成帶和預(yù)熱帶的兩側(cè)，而是設(shè)在燒成帶和預(yù)熱帶的下部（故稱下火道），火道與窯道用隔焰板隔開，火道底才是窯底，圖1-4 為燒重油隔焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖。圖 1-3單層明焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖圖 l-4隔焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖1- 輥?zhàn)?-上部燒嘴3-吊頂4-下部燒嘴1-工作通道2-輥?zhàn)?-輥軸承4-隔焰板5-火道

10、輥道窯窯體主要尺寸及其確定輥道窯窯體主要尺寸的確定主要取決于產(chǎn)量、窯型、燃料種類及產(chǎn)品規(guī)格等，表1-1 列出了我國一些輥道窯主要尺寸的數(shù)據(jù)。以下僅就輥道窯的內(nèi)寬、內(nèi)高、窯長的確定原則或計(jì)算方法作一簡單敘述。表 1-1我國一些輥道窯主要尺寸數(shù)據(jù)產(chǎn)量 /燒成燒成燒成帶輥上窯長 /窯內(nèi)寬 /窯爐制窯爐使用廠家產(chǎn)品萬使用燃料溫度周期 /輥下高 /mm造單位2-1/ minmmm· a四川威遠(yuǎn)瓷廠釉面磚20煤燒隔焰10804542150/150國內(nèi)自建景德鎮(zhèn)陶瓷廠墻地磚45重油半隔焰11405070250/350國內(nèi)自建景德鎮(zhèn)陶瓷廠瓷質(zhì)磚62柴油明焰12505066國內(nèi)自建金華金航陶瓷公司釉面

11、磚130柴油明焰113045371/395國內(nèi)自建晉江華達(dá)陶瓷廠墻地磚50柴油半隔焰115050200/220國內(nèi)自建石灣東平陶瓷廠彩釉磚55重油半隔焰115050297/200國內(nèi)自建石灣銀田陶瓷廠墻地磚70柴油明焰60347/340國內(nèi)自建潮州彩釉磚廠瓷質(zhì)磚30煤氣明焰12457251385/431國內(nèi)自建景德鎮(zhèn)華峰瓷廠?；u110柴油明焰125060355/393HEIMSOTH740唐山建陶廠彩釉磚120煤氣明焰125060POPI( 窯內(nèi)總高 )醴陵長城彩釉磚廠彩釉磚100煤氣明焰120055195/210SITI石灣建國陶瓷廠釉面磚200液化氣明焰104040SITI石灣建國陶瓷廠

12、彩面磚100液化氣明焰10803551TAKASAGO石灣化工陶瓷廠釉面馬賽克55柴油明焰12056076TAKASAGO石灣日用一廠玻化磚80柴油明焰12356077POPI石灣三聯(lián)陶瓷公司廣場磚40液化氣明焰1300180TAKASAGO30石灣彩洲陶瓷廠衛(wèi)生潔具( 萬液化氣明焰125074MORI(h)件 )400( 輥上重慶兆峰瓷廠日用瓷( 萬天然氣1420(h)HEIMSOTH高 )件 )窯內(nèi)寬窯內(nèi)寬為窯道內(nèi)兩側(cè)墻間的距離，目前一般為左右。從產(chǎn)量來說，越寬無疑產(chǎn)量越大，但加大窯寬受到三方面制約：（1）輥?zhàn)樱狠佔(zhàn)娱L應(yīng)大于窯內(nèi)寬與兩倍窯墻厚之和，國產(chǎn)輥棒大多長3m 左右（現(xiàn)也有3m以上的

13、輥?zhàn)樱?，而且窯越寬對輥?zhàn)拥臒嵝阅?、機(jī)械性能及安裝要求就越高。（ 2）窯頂：窯寬了一般須用吊頂，使窯頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用增加。（ 3）窯寬：窯內(nèi)寬越大，保證窯橫向溫度均勻性的難度就越大。從目前我國現(xiàn)有輥道窯的現(xiàn)狀來看，一般煤燒隔焰輥道窯的內(nèi)寬在800 1000 mm，油燒隔焰輥道窯內(nèi)寬為1000 1500 mm，明焰輥道窯內(nèi)寬一般為1500 2000 mm，現(xiàn)我國也有2000mm以上的寬體輥道窯。當(dāng)然，無論從提高產(chǎn)量、還是從提高熱利用率角度考慮，只要輥?zhàn)?、砌筑材料以及燒嘴等性能進(jìn)一步提高，輥道窯無疑應(yīng)向?qū)掦w窯方向發(fā)展，從我國近十幾年發(fā)展史來看也確是如此。而且，目前國內(nèi)已開始著手寬體窯的設(shè)計(jì)與建造，例

14、如，華夏集團(tuán)中信窯爐公司在消化吸收國外技術(shù)基礎(chǔ)上，為金華金航陶瓷有限公司設(shè)計(jì)建造的長 108m、內(nèi)寬為的油燒明焰輥道窯已試燒成功，燒出了質(zhì)量很好的產(chǎn)品。窯內(nèi)寬的確定主要是根據(jù)選用的燃料及窯型，并參考上述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由產(chǎn)品尺寸來計(jì)算。由于建筑瓷磚輥道窯磚坯進(jìn)窯時(shí)，磚坯間并不留間隙，只要將瓷磚外形尺寸換算成磚坯尺寸（坯體尺寸），乘上每排所放磚坯數(shù)再加上磚坯離窯內(nèi)壁的間隔即為窯內(nèi)寬。磚坯離窯壁間隙可取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)100200 mm。例 1-1 ：設(shè)計(jì)年產(chǎn) 500000 m2 200mm× 200mm× 8mm的彩釉磚氣燒輥道窯的主要尺寸。解：產(chǎn)品寬度為 200mm，考慮燒成收縮為 10

15、%，則：坯體尺寸 = 產(chǎn)品尺寸÷（ 1- 燒成收縮） = 200 ÷（ 1-10%） = 222mm坯體離窯墻內(nèi)壁一般應(yīng)有 100200mm間隙，取 150mm；暫定窯內(nèi)寬B =1500mm，則可排磚數(shù)為：（1500-150 × 2）÷ 222=確定并排6 片，則窯內(nèi)寬B = 222 × 6+150× 2 = 1632最后定窯內(nèi)寬B =1630mm窯內(nèi)高內(nèi)高為窯道內(nèi)整個(gè)空間的高度，等于輥上高（輥道中心線至窯頂?shù)木嚯x）與輥下高（輥道中心線至窯底或隔焰板的距離）之和。輥上高應(yīng)大于制品高度，因建筑瓷磚高度都很小，又是單層焙燒，容易得到保證，

16、因此只要考慮氣流順暢就可以了。但對衛(wèi)生瓷等大件制品，則輥上高應(yīng)比輥半徑、墊板厚度及最大制品高度之和稍大。輥下高則主要是保證處理事故的方便。如輥下沒有足夠的空間，一旦從輥上掉下制品，就要發(fā)生阻擋，影響制品正常運(yùn)行，甚至造成停窯。所以，從理論上來說對焙燒建筑瓷磚的輥道窯輥下高最好應(yīng)大于磚對角線長度，但對于大制品，按此計(jì)算會(huì)造成內(nèi)高太大，既增大了窯墻散熱，也不利于窯內(nèi)傳熱。由于制品從輥上掉下，一般都發(fā)生了破損（大件制品尤其如此），尺寸都比整磚小了，故據(jù)各地輥道窯實(shí)際狀況來看，輥下高只要大于制品長邊就足夠，對大件制品，輥下通道等于制品長邊也就可以了。窯內(nèi)高除與制品尺寸因素有關(guān)外，還與窯的類型有關(guān)。對明

17、焰或半隔焰輥道窯，因要保證煙氣流動(dòng)暢通及一定的燃燒空間，一般稍大，窯內(nèi)總高為500 850mm；而對隔焰輥道窯，從傳熱的角度看，小一點(diǎn)為好，當(dāng)然要保證一定的輥下高以方便處理事故，窯內(nèi)總高一般為350 500mm。窯長我國在開始建造輥道窯的初期，由于傳動(dòng)系統(tǒng)不精密、輥?zhàn)悠秸容^差，運(yùn)行中產(chǎn)品容易發(fā)生跑偏，故輥道窯都建得較短（30 40m）。隨著傳動(dòng)系統(tǒng)與輥?zhàn)淤|(zhì)量的改進(jìn)，現(xiàn)在除煤燒隔焰輥道窯考慮到成本低，窯長一般仍在40m 左右，國外先進(jìn)的輥道窯一般類似隧道窯的長度，為70 80m，有的甚至達(dá)100m以上。窯長主要取決于產(chǎn)量，對建筑瓷磚可按下列公式計(jì)算：窯容量（ m2/每窯）（1-1）窯長2（ m

18、）裝窯密度（ m/ 每米窯長）其中：窯容量年產(chǎn)量（2） 燒成周期（）2 /每窯）（1-2）年工作日m/ ah（ m24 產(chǎn)品合格率（ %）裝窯密度 = 每米排數(shù)×每排片數(shù)×每片磚面積（m2/ 每米窯長）（1-3 ）例 1-2 ：計(jì)算上例的窯長，已知燒成周期為1h。解：選年工作日為340d/a ，參考同類工廠產(chǎn)品合格率取為90%。則：50000168.1窯容量240.90340裝窯密度 =（ 1000÷ 222）× 6× =因此窯長： L=÷=63（ m）輥道窯窯體砌筑材料傳統(tǒng)的隧道窯窯體砌筑材料大多為粘土質(zhì)或高鋁質(zhì)耐火磚或保溫磚，這些

19、材料的特點(diǎn)是密度大、強(qiáng)度低、保溫性能差。用這些材料砌筑的窯墻厚、窯體散熱損失大，難以滿足輕型、快燒輥道窯的要求。70 年代以來，國內(nèi)外都在不斷開發(fā)新型輕質(zhì)高溫耐火材料，并應(yīng)用于輥道窯窯體砌筑上，取得了良好效果，促進(jìn)了輥道窯的發(fā)展。國外輕質(zhì)耐火材料介紹這類輕質(zhì)耐火材料的主要特點(diǎn)為：密度小，絕熱性能好，又可耐高溫，熱穩(wěn)定性好。用它們砌筑的窯體，起耐火和隔熱雙重作用。因此，墻薄、體輕、散熱損失小，適于快速燒成。國外這類產(chǎn)品的氧化鋁含量、使用溫度及強(qiáng)度均已系列化，這些輕質(zhì)耐火材料可直接用作內(nèi)襯在火焰溫度下工作。 表 1-2 與表 1-3 分別列出了美國Thermal Ceramics 公司與法國Man

20、ville公司的輕質(zhì)耐火磚主要性能。表 1-2美國 Thermal Ceramics公司輕質(zhì)耐火磚的主要性能商品標(biāo)號K-20K-23K-25K-26K-28K-30K-3000Insalcor顏色綠紅藍(lán)棕橘黃黑紫白使用溫度 / 11001260137014301540160016501790密度-34705006l07708208209301310/ kg · m斷裂模量 / MPa常溫耐壓強(qiáng)度 /MPa導(dǎo)熱系數(shù) / W ·(m·K) -1熱膨脹系數(shù) / 10 -6 · -1表 l-3法國 Manville公司輕質(zhì)耐火磚的主要性能最高使常溫耐抗折重?zé)€導(dǎo)

21、熱系數(shù) /W·(m·K)熱震穩(wěn)定A12O3Fe2 O3項(xiàng)目密度用溫度壓強(qiáng)度強(qiáng)度變化-1性（空冷次%品種-3/kg · m/ /MPa/MPa/24h%800 1200數(shù)） 1000大于小于JM201l0045030JM2312604803037JM2614307803058JM2815408800.4l30國內(nèi)新型耐火材料氧化鋁空心球磚氧化鋁空心球磚是用工業(yè)氧化鋁在電弧爐中熔融（2000左右）后用壓縮空氣噴吹成大小直徑不等的空心球，經(jīng)顆粒配比，加入適量硫酸鋁水溶液作粘結(jié)劑成型，并在1750燒結(jié)而成的。氧化鋁空心球磚是一種性能優(yōu)異的高級隔熱耐火材料，它高溫絕熱性能好

22、 導(dǎo)熱系數(shù)小于1w/（ m? K） ，抗腐蝕性強(qiáng)、 耐壓強(qiáng)度大 （ 10MPa），使用溫度達(dá)1700，體積密度為11001300 kg/m3。例如洛陽耐火材料研究所開發(fā)的氧化鋁空心球磚，可直接砌筑在高溫接觸火焰面。但目前價(jià)格昂貴，在建陶工業(yè)輥道窯中應(yīng)用尚不多。高溫莫來石質(zhì)絕熱磚江蘇某廠從國外引進(jìn)技術(shù)，研制成功高溫、高強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)低、節(jié)能效果明顯的高溫莫來石質(zhì)絕熱磚，其制品性能示于表1-4 中。表 1-4 高溫莫來石質(zhì)絕熱磚性能商品牌號PC- 1400 系列PM-1500系列密度/kg · m-360080010006008001000A12O3 含量 / %555555686868

23、Fe2O3 含量 / %<<<<<<常溫耐壓強(qiáng)度 / kg·cm-1205080205080荷重軟化溫度 / 135013801400138014401500耐火度/ 175017501750179017901790重?zé)€收縮率 / %<<<<<<導(dǎo)熱系數(shù) ( 350 )/w· ( m·K) -1注：含量指質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同。其他輕質(zhì)高強(qiáng)度耐火材料除上述介紹的兩類外，國內(nèi)許多耐火材料廠近年都開發(fā)生產(chǎn)出備類輕質(zhì)高強(qiáng)度耐火材料，例如以堇青石為原料的正規(guī)化生產(chǎn)線（引進(jìn)日本技術(shù)），已在廣東佛山市石灣日用瓷

24、三廠建成。表 1-5 列出國內(nèi)一些新型輕質(zhì)耐火材料的主要理化性能。表 1-5 新型輕質(zhì)耐火材料主要理化性能種類輕質(zhì)堇氧化鋁泡沫氧化泡沫高空心微珠輕質(zhì)指標(biāo)漂珠磚青石保溫磚空心球磚鋁輕質(zhì)磚鋁輕質(zhì)磚輕質(zhì)磚硅磚性能耐火度 />19001890>1790160016701670抗壓強(qiáng)度 /MPa5102 9294 1046氣孔率 /%66747062密度 /kg · m120011606001200400120060012008001300600 1200重?zé)湛s率 /%<<2主要化學(xué)SiO2364343成分含量A12 O3>4092>50>50/%F

25、e2 O3<2<<<2<<2陶瓷纖維陶瓷纖維與其他輕質(zhì)耐火材料相比，其隔熱性能更好、密度更小，是70 年代開始出現(xiàn)的一種新型高級保溫材料。國外陶瓷工業(yè)窯爐已普遍用它作窯體填隙和窯頂、窯車的保溫材料，甚至直接用于與火焰接觸的窯體內(nèi)襯材料，大大降低了窯爐能耗、改善了窯內(nèi)溫度場。陶瓷纖維在近二十幾年來發(fā)展得越來越完善。陶瓷纖維的分類陶瓷纖維主要分為兩個(gè)系列，即用熔融法生產(chǎn)的玻璃態(tài)纖維和膠體法生產(chǎn)的結(jié)晶態(tài)纖維，見表 1-6 。玻璃態(tài)纖維在長期高溫工作條件下發(fā)生粉化，主要是析晶與晶型轉(zhuǎn)化而發(fā)生體積變化所致，這是此類纖維的致命弱點(diǎn)。所以，其使用工作溫度不宜過高。尤其是低

26、檔的只宜在600以下使用。結(jié)晶態(tài)纖維則性能較好，并可用在高溫工作面，國內(nèi)目前已有生產(chǎn)，但價(jià)格較貴。表 1-6陶瓷纖維的分類及其使用溫度方類檔纖維類型法別次低檔普通硅酸鋁纖維熔玻中檔高純硅酸鋁纖維45% 50%A1O23融璃中檔高純硅酸鋁纖維55% 60%A1O23法態(tài)中檔含鉻硅酸鋁纖維 5%CrO膠結(jié)高檔莫來石纖維體晶高檔氧化鋁纖維法態(tài)高檔氧化鋯纖維高純氧化鋁混合纖維混合態(tài)高純氧化鋁混合纖維最高使用溫度 / 分類溫氧化氣氛度/ 還原氣氛連續(xù)短時(shí)<100012601100126011001400120014001200有條1400120014001100件的13501450使用150016

27、001600150014001500160015001600表 1-7 摩根熱陶瓷集團(tuán)陶瓷纖維性能品種纖維棉纖維板Z 型組件分級溫度 / 12601425126012601430密度 /kg · m-3140 240140 240比熱容 /kJ(kg · ) -1(1090 )(1090 )220導(dǎo)熱率 /w(m· K)-1(400 時(shí) )(400 時(shí) )主要化學(xué)A12 O3組成含量SiO2/%Fe2 O3TiO2ZrO2國外陶瓷纖維國外陶瓷纖維的生產(chǎn)與應(yīng)用較早，而且技術(shù)亦日趨成熟，現(xiàn)在已加工成各種塊狀產(chǎn)品，方便直接用于窯墻或吊頂?shù)氖┕?。例如，德國摩根熱陶瓷集團(tuán)各

28、種耐火纖維制品已被世界許多窯爐公司采用，而且摩根熱陶瓷集團(tuán)最近已在上海浦東設(shè)立了第一家獨(dú)資工廠。國外各種耐熱陶瓷纖維的性能列于表1-7 至表 1-9 中。表1-8法國 Manville公司的陶瓷纖維產(chǎn)品性能品種纖維棉纖維板纖維氈纖維紙最高使用溫度 / 1425126014251260-3260220密度 /kg · m比熱容 (450 )/kJ(kg · ) -1線收縮 /%3(1260 )(1000 )導(dǎo)熱率 /w ·(m·K) -1(1000 )(500 )Al20346主要化學(xué)Si0254組成含量Fe203/%Ti02Mg0表 1-9 美國 The

29、rmal Ceramics 公司的陶瓷纖維產(chǎn)品性能性能纖維棉纖維板纖維氈纖維紙系列內(nèi)產(chǎn)品種類31394纖維長度 /m13 254纖維直徑 / m密度 /kg · m-3170 1804924312802240比熱容 /kJ ·(kg · ) -1抗拉強(qiáng)度 /MPa10302000產(chǎn)品厚度 /mm熔點(diǎn)/17601816153018161760最高使用溫度 / 1260164912601704982 142712601649主要化學(xué)Al 2 O34596188132 534794組成含量SiO 2451g9145 53653%ZrO2021國內(nèi)陶瓷纖維生產(chǎn)狀況七八十年

30、代國內(nèi)也已研制并生產(chǎn)出陶瓷纖維，但以普通硅酸鋁纖維為主，含A12O3 較低，使用溫度大都在1000下，只能作保溫隔熱材料。近些年來，有許多生產(chǎn)廠家引進(jìn)了國外設(shè)備與技術(shù)。例如首都鋼鐵公司耐火材料廠和貴陽耐火材料廠從美國公司、三門峽陜縣電器廠從美國公司引進(jìn)了技術(shù)與裝備，已能大規(guī)模生產(chǎn)高純硅酸鋁纖維和高鋁纖維，產(chǎn)品性能已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。國產(chǎn)耐火纖維的理論性能示于表1-10 中。洛陽耐火材料研究院和三門峽陜縣電器廠已小批量生產(chǎn)結(jié)晶態(tài)陶瓷纖維。例如九九九無線電瓷廠購置的陜縣電器廠多晶莫來石纖維板，用作仿制引進(jìn)日本的電燒鐘罩窯工作面內(nèi)襯材料，最高工作溫度1400。經(jīng)一年多時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)證明性能良好，其性能

31、如下：密度100 250kg/m3；導(dǎo)熱系數(shù)1000時(shí)為（ m·K）， 1400時(shí)為（ m· K）。此外，洛陽耐火材料研究院已生產(chǎn)出混合纖維系列產(chǎn)品LG82 LG28 編號是以多晶氧化鋁纖維（ L）與高鋁纖維（ G）的比為依據(jù)的 。它們的使用性能示于表1-11 。表 1-10國內(nèi)耐火纖維的理化性能種類/ 性能硅酸鋁纖維高鋁纖維含鉻纖維纖維長度 /mm25 10010502030纖維直徑 / m242525球珠含量（ 760 目） /%554重?zé)湛s率（ 1150，6h） /%<4<4<4密度/kg ·m-3100300160350160350長期

32、使用溫度 / <100012001250Al 2O3455055625658化學(xué)組成SiO2475137443740含量 /%FeO<<其他TiO2=Ti02<Cr2 O3=45表 1-11國產(chǎn)混合纖維的使用性能項(xiàng)目LG-82LG-73LG-64LG-55LG-46LG-37LG-28L： G80： 2070： 3060： 4050： 5040： 6030： 7020：80加熱線收縮率( 1400， 24h)/%導(dǎo)熱系數(shù) /w· ( m·K) -1-3230250260290310340380密 度/kg ·m長期允許使用溫度 / 1400

33、145014201400136013001250輥道窯窯體結(jié)構(gòu)窯墻輥道窯窯墻與所有工業(yè)窯爐的窯墻一樣，必須具備耐高溫、具有一定強(qiáng)度和保溫性能好三個(gè)基本條件。特別是，由于輥?zhàn)右┻^窯墻，為了提高輥?zhàn)娱L度的有效利用率，對窯墻厚度有更嚴(yán)格的控制。換言之，為了增加輥道窯窯內(nèi)有效寬度，就應(yīng)盡量減薄窯墻。因此，輥道窯窯墻均采用新型高級輕質(zhì)耐火材料。目前，輥道窯窯墻厚度一般為300 350mm，外面不用鋼板作圍而砌紅磚則為400 450mm。窯墻材料一般是內(nèi)層用115 230mm的高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚或高鋁聚輕球磚，外層用70200mm厚高鋁纖維氈或硅酸鋁纖維氈（即陶瓷棉）。確定窯墻材料及其厚度時(shí)須遵循以下

34、原則：（ 1）選用的材料要保證材料長期允許使用工作溫度大于實(shí)際使用的最高溫度。（ 2）要保證散熱量小 - 窯墻外壁最高溫度應(yīng)不大于80。（ 3）兩側(cè)窯墻厚度與窯內(nèi)寬之和應(yīng)小于所選用的輥?zhàn)娱L度。例 1-3 ：某輥道窯內(nèi)壁最高溫度為 1300，采用一磚寬高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚外貼陶瓷棉氈和最外層用 2mm鋼板作窯墻，試計(jì)算陶瓷棉最小厚度。解：如圖，以外壁最高溫度t 3=80，環(huán)境溫度取t a=20，先計(jì)算最大散熱熱流量：據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計(jì)算公式有：444.56t 3taa 2.56（ t 30.25100100t a）t3t a2=14W/（ m·）.最大熱流量為：2.q = a （ t

35、 3 一 t a）= 14 ×（ 80-20 ） =840（ W/m）據(jù)導(dǎo)熱公式有：t1t 3q1212（ a）已知 1=， 2 即為要求的，2 取，1 0.66 810 5t1t 2 ，但 t 2 未知，須采用試差法計(jì)算：2先假定 t 2=800，則：10.6681051300800=W/(m2· )2t2t1q1 /211700 C，2重設(shè) t =1170（）0.66810513001170W/(m212=? )t213008400.115 / 0.755811730 C相對誤差：（ 1173-1170 ）÷ 1173=% < 5%，認(rèn)為第二次假設(shè)合理。

36、將所算得的數(shù)據(jù)代入公式（a），可算得：20.195 (m)答：陶瓷棉氈最小厚度195mm，且高溫段選用的陶瓷棉長期允許使用工作溫度應(yīng)大于1173 。輥道窯窯墻與一般工業(yè)窯另一不同的特點(diǎn)是孔磚為輥道窯窯墻的特殊構(gòu)體，為保證輥?zhàn)诱＿\(yùn)轉(zhuǎn)，選擇合適的孔磚材料和砌筑方式十分重要?？状u與窯墻結(jié)合主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：一是由耐熱鋼托撐上窯墻結(jié)構(gòu)（圖1-5 ），二是孔磚承載上窯墻的結(jié)構(gòu)（圖1-6 ）。圖 1-5 耐熱鋼托撐上窯墻結(jié)構(gòu)1- 窯支撐鋼架 2- 纖維氈3-角鋼4-耐熱扁鋼 5- 孔磚6-七字磚 7- 上窯墻8-吊頂圖 1-6 孔磚承載上窯墻的結(jié)構(gòu)1- 窯支撐鋼架2- 角鋼3- 纖維4- 孔磚5-絕熱

37、磚6-上窯墻7-吊頂?shù)谝环N結(jié)構(gòu)的輥上窯墻支撐在焊在鋼架結(jié)構(gòu)的耐熱扁鋼4 上，它與輥下窯墻是分割開的，中間插入孔磚5，然后安裝輥?zhàn)优c傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這樣，使窯體與傳動(dòng)系統(tǒng)既有機(jī)地構(gòu)成一個(gè)整體，又互為獨(dú)立的系統(tǒng)，不但便于精確安裝輥道及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且為正常運(yùn)轉(zhuǎn)后的維修、調(diào)整與更換輥?zhàn)訋砹藰O大的便利。不足之處是由于孔磚與窯墻的分離，使窯體的氣密性減??；另外還增加了鋼材的用量，從而也增加了建窯成本。為彌補(bǔ)上窯墻與孔磚間密封性差這一缺陷，上窯墻放在支撐鋼上的為一塊七字形磚，孔磚也做成與其吻合的形狀（見圖1-7 ），構(gòu)成“曲封”。這種結(jié)構(gòu)的孔磚不起沉重作用，因而可采用輕質(zhì)磚。圖 1-7 孔磚第二種結(jié)構(gòu)的輥上窯

38、墻直接砌筑在孔磚上，孔磚砌死在窯體中。其優(yōu)點(diǎn)是窯墻的氣密性比第一種的好且結(jié)構(gòu)簡單、省材料，從而也降低了建窯成本。但這種結(jié)構(gòu)的孔磚在窯墻砌筑好后就不能再移動(dòng)，因而對孔磚的尺寸和孔磚的砌筑要求都更嚴(yán)格?？状u是輥道窯窯墻的特殊部件，由于加熱后隨著溫度的變化輥?zhàn)优c孔磚會(huì)發(fā)生相對位移，要保證輥?zhàn)拥恼Ｕ{(diào)位，必須重視孔磚結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)與砌筑?？状u厚度一般略小于窯墻的磚體部分厚度，約為115 150mm，以便在窯墻剩余空缺部分用陶瓷棉填充，保證窯墻的密封性?？状u長度一般應(yīng)保證每塊孔磚不小于3 孔?？状u的孔徑一般比輥棒外徑大10mm，且做成腰子形， 以便于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輥?zhàn)拥纳舷抡{(diào)整。每塊孔磚兩端還要預(yù)留熱膨脹與砌筑

39、灰縫的位置（見圖 1-7 ）。窯頂窯頂支撐在窯墻上，由于處在窯道空間上方，窯內(nèi)熱氣體在幾何壓頭的作用下有自然向上運(yùn)動(dòng)的趨勢，因此，除了必須耐高溫、積散熱小及具有一定的機(jī)械強(qiáng)度外，特別要保證其結(jié)構(gòu)合理，使之不易漏氣。另外，輥道窯是輕體窯，為減少窯墻或其支撐結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，更要采用輕質(zhì)耐火材料構(gòu)筑窯頂。輥道窯窯頂結(jié)構(gòu)形式主要有大蓋板磚結(jié)構(gòu)、拱頂結(jié)構(gòu)、吊頂結(jié)構(gòu)三種。大蓋板窯頂磚結(jié)構(gòu)大蓋板磚結(jié)構(gòu)采用大塊耐火制品作為窯頂磚直接搭蓋，窯頂磚有平頂和拱頂兩種形式，如圖 1-8 所示。窯頂磚一般要用硬質(zhì)耐火材料，其厚度為80mm左右，上面再砌筑輕質(zhì)耐火材料。這種結(jié)構(gòu)的窯頂投資最省，但由于窯頂磚在高溫條件下要承受自

40、重和其上部耐火材料的重量，大塊窯頂磚的強(qiáng)度難以達(dá)到要求，因而它只適用于窄窯，一般用于內(nèi)寬800mm左右的煤燒隔焰輥道窯。為了增加窯內(nèi)寬，可在承載窯頂磚的輥上窯墻用磚逐層突出砌筑，每層磚突出部分為5060mm，如圖 1-9 所示。拱頂結(jié)構(gòu)拱頂結(jié)構(gòu)用楔形磚砌成。輥道窯拱頂一般采用拱高與內(nèi)寬比很小的傾斜拱，要注意配以堅(jiān)固的拱腳梁及立柱來承受巨大的橫推力。輥道窯拱頂磚都采用強(qiáng)度較高的輕質(zhì)耐火磚，且都為單層拱。為減少灰縫增加氣密性，一般都用自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)大型異形磚。拱頂結(jié)構(gòu)也受到窯寬的影響，一般用于窯寬為1000 1500mm的隔焰輥道窯或半隔焰輥道窯。圖1-10 為輥道窯拱頂結(jié)構(gòu)橫斷面圖。它為孔磚承載

41、上窯墻的結(jié)構(gòu)，因此也就承受拱頂向下的重力，這種結(jié)構(gòu)的輥上空間較大，上部窯墻便于安裝燒嘴，適用于明焰拱頂輥道窯。圖1-11 為孔磚不承載上窯墻的拱頂結(jié)構(gòu)，將側(cè)面第一塊拱磚與上窯墻連成一體，靠拱頂橫推力擠壓將拱頂與上窯墻的重力與橫推力一齊通過拱腳磚傳遞給拱腳梁，拱腳梁一般為18 22 號槽鋼，它還可起到代替部分外側(cè)鋼板的作用。這種結(jié)構(gòu)的輥上空間較小，一般只適用于隔焰輥道窯。如上所述，輥道窯的拱磚一般自行設(shè)計(jì)，這里以圖1-10 的拱頂結(jié)構(gòu)為例加以說明。圖 1-8 窯頂磚圖 1-9 平蓋板加大窯內(nèi)寬的砌筑圖1- 輕質(zhì)磚2-平頂蓋頂磚3-上窯墻凸砌磚4-輥孔圖 1-10 孔磚承載上窯墻的拱頂結(jié)構(gòu)圖 11 孔磚不承載上窯墻的拱頂結(jié)構(gòu)1- 助燃風(fēng)方